5 冲压 挤压.ppt.ppt

5冲压挤压 page 2 金属压力加工 冲压 page 3 a初压入b挤压c形成上部轮廓d充满环型空间e凸模侧的板件材料向侧面移动f形成圆连接点 page 4 冲压定义 通过模具和冲压设备 使板材产生塑性变形 分离或成型 获得具有一定形状 尺寸和性能的冲压件的加工方法 冲压的特点 生产效率高 产品尺寸精度稳定 材料利用率高 达70 80 操作简便 易实现自动化 冲压的分类 分离 冲裁 落料 冲孔 切割 切断 成形 弯曲 拉深 胀形 翻边 旋压 教材p156 157 一 冲压工艺特点 设备 page 5 原材料 必须具有足够的塑性 金属板料 低碳钢 高塑性的合金钢 不锈钢 铜 铝 镁及其合金等 非金属材料 石棉板 硬橡胶 皮革 绝缘纸 纤维板等 应用 在现代汽车 家用电器 仪器仪表 飞机 导弹及日用品生产中占有主要地位 可冲压的材料 page 6 冲模的分类和构造 1 单工序模 page 7 2 复合模 page 8 3 连续模 page 9 一 剪切和冲裁 二 基本冲压方法及其特点 page 10 冲裁变形过程 受力 纵向压力 横向挤压力 摩擦力变形 剪切外 还有拉伸 弯曲和横向挤压等变形 page 11 圆角带rollover光亮带burnishzone断裂带fracture毛刺burr 冲裁断面的质量 page 12 冲裁间隙对冲裁质量 模具寿命和冲裁力都有很大影响 冲裁间隙过小易产生挤压毛刺 增大模具磨损 所以合理选择冲裁间隙很重要 一般为材料厚度的5 10 间隙合理时 上下剪裂纹会基本重合 获得工件断面较光洁 毛刺最小 冲裁间隙过大 断面质量恶化 材料中拉应力增大 塑性变形阶段过早结束 裂纹向里错开 不仅光亮带小 毛刺和剪裂带均较大 间隙过小 上下剪裂纹向外错开 在冲裁件断面上会形成毛刺和迭层 冲裁间隙 指凸 凹模刃口同位尺寸之缝隙的距离 page 13 page 14 二 弯曲坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的变形工序 在弯曲力矩作用下 使平板毛坯 型材或管材等产生一定曲率和角度 形成一定形状冲压件 相对弯曲半径 r t page 15 弯曲件的弯曲方法 模具压弯 折弯 滚弯 拉弯 page 16 弯曲时的纤维方向 坯料纤维方向 与弯曲线垂直 page 17 应变中性层 外层受拉伸长而厚度减薄 内层受压缩短使板料增厚 page 18 窄板b t3 宽度方向变形阻力大 弯曲后板宽基本不变 宽度方向应变近似为零 page 19 相对弯曲半径 表示弯曲变形程度 r t 越小 板料减薄量越大 弯曲长度的增加量越大 坯料越厚 弯曲半径越小 其变形程度越大 r t min 弯曲加工极限 塑性好的材料 相对弯曲半径可小些 r t min 1 0 一般为1 2 page 20 弯曲应用 page 21 page 22 page 23 page 24 page 25 page 26 page 27 把冲裁后得到的平板毛坯成形成开口空心零件的冲压加工方法称为拉深 三 拉深 拉深件示意图 page 28 切向压应力和负应变 径向拉应力和正应变 厚度方向负应力和正应变 法兰部分是变形区 材料不断向外转移 壁部是已变形区 传力区 底部是承力区 很少发生变形 page 29 变形过程 凸模底部金属不变形底部以外环形部分变形后形成侧壁应力分布底部 径向和切向拉应力侧壁 单向轴向拉应力环形区 径向拉应力和切向压应力壁厚变化侧壁上部壁厚最大靠近底部圆角附近壁厚最小 最易破裂 下标1 2 3分别代表坯料径向 厚度方向 切向 page 30 加工硬化使拉深力增大 法兰面积减小使拉深力降低 毛坯直径d增大 拉深力增加 page 31 拉深系数 d 零件的平均直径 d 毛坯直径拉深比 r 1 m d d拉深加工极限 mmin rmax 一般首次mmin为0 5 产生破裂原因 凸凹模圆角半径设计不合理 rd 6 15 t rp 0 6 1 rd 凸凹模间隙不合理 z 1 1 1 2 t 拉深系数过小 模具表面精度和润滑条件差 产生起皱原因 压边力过小 相对厚度t d 拉深系数m过小 m意义 拉深系数是衡量变形程度的指标 m 变形程度 确定拉深成形成功与否的判据 一般 m 0 5 0 8 极限拉深系数 page 32 多次拉伸的拉伸系数为 m m1 m2 m3 轿车安全气囊气体发生器压盖与壳体 page 33 局部成形性分析 起皱 起皱 page 34 起皱 起皱 整体成形性分析 page 35 拉深的应用 page 36 四 胀形胀形 使金属板料或毛坯件中间位置产生鼓凸变形 从而获得表面积增大的零件的一种冲压成形方法 局部胀形 压筋条 凹坑 花纹 波纹管整体胀形 飞机蒙皮 汽车外罩 page 37 胀形的特点 1 胀形结束后 坯料外径不变 变形区不断扩大 变形区材料不向外转移 2 胀形过程中 材料厚度减薄 表面积增大 并在凹模内形成凸包 3 由于变形区在变形过程中一直受双向拉应力的作用 不易产生变形起皱 4 胀形不适用于深形件加工 5 胀形力单调增加 胀形加工极限 胀形深度 hmax 0 15 0 22 dd 凸包直径胀形系数 kmax dmax d0 1 2 1 4 dmax 胀形后最大直径d0 圆筒毛坯直径 page 38 过程 弯曲 扩孔 翻边 变形区 d d0环形区域 变形区不断缩小 受力 双向拉应力 周向伸长 板厚减薄 径向收缩 孔边缘厚度减薄最严重 翻边系数 kf d0 d内孔翻边的加工极限 kfmin 0 4 0 8 五 翻边 page 39 旋压 利用辊轮 压头等工具对随旋压模转动的坯料作进给运动并施压 使其径向尺寸产生显著变化 形成所需形状 尺寸零件的冲压加工方法 六 旋压成形 特点 点成形 变形小 在一次成形中可完成普通方法的多道工序 形状精度高 模具费用低 加工方法简单 可完成大型件的旋压成形 page 40 page 41 控制变形趋向性的措施合理确定毛坯和半成品尺寸 改变模具工作部分的几何形状和尺寸 增大rp 减小rd 拉深阻力增大 翻边阻力减小 改变毛坯与模具接触面之间的摩擦阻力 摩擦阻力减小 有利拉深变形 不利于翻边和胀形 page 42 page 43 金属压力加工 挤压 page 44 挤压 对放在挤压筒内的金属坯料施加压力 使之从特定的模孔中流出 获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法 挤压方法 可按挤压方向 变形特征 润滑状态 挤压温度 挤压速度 模具种类或结构 坯料形状或数目 制品形状或数目分类 如 正向挤压 反向挤压 横向挤压 热挤压 冷挤压 温挤压 锭挤压 粉末挤压 液态金属挤压 一 挤压基本方法及特点 page 45 page 46 挤压的特点 1 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图 金属可以发挥其最大的塑性 获得大变形量 可加工用轧制或锻造加工有困难甚至无法加工的金属材料 2 可生产断面极其复杂的 变断面的管材和型材 3 灵活性很大 只需更换模具 即可生产出很多产品 4 产品尺寸精确 表面质量好 5 工艺流程简单 设备投资少 实现生产过程自动化和封闭化比较容易 6 金属的固定废料损失较大 压余量10 15 轧件的切头尾损失仅为1 3 7 加工速度低 8 沿长度和断面上制品的组织 性能不够均一 9 工具消耗较大 page 47 小结 挤压法非常适合于生产品种 规格 批数繁多的有色金属管 棒 型材及线坯 在生产断面复杂的或薄壁的管材和型材 直径与壁厚之比趋近于2的超厚壁管材 以及脆性的有色金属和钢铁材料方面 挤压法是唯一可行的压力加工方法 page 48 二 挤压原理 1 挤压成型三阶段a 填充挤压阶段 b 基本挤压阶段 c 终了挤压阶段 page 49 a 填充挤压阶段锭筒间隙 填充系数rt ft f0坯锭的长度与直径之比 挤压变形程度的表示法断面收缩率 a0 a a0 100 挤压比 r a0 a其中 a0 挤压变形前坯料的横截面积a 挤压变形后制件的横截面积 page 50 b 基本挤压阶段挤压比 锭坯断面积 制品断面积 page 51 圆棒正挤压时子午面上网格变化示意图 平模挤压 锥模挤压 page 52 page 53 纵向线两次弯曲 弯曲角度由外向内逐渐缩小 压缩锥 变形区 横向线弯曲 外层网格变形为平行四边形 说明承受了剪切变形 外层金属的主延伸变形比内层的大 沿纵向制品后端的主延伸变形比前端的大 使用平模或大模角锥模挤压时 都存在死区 模角增大 摩擦加大 挤压比减小 挤压速度降低 死区增大 死区的存在对提高制品表面质量极为有利 棒材前端横向线弯曲很小 制品头部晶粒粗大 机械性能低劣 应切除 page 54 c 终了挤压阶段挤压力上升 各种缩尾形成过程示意图 减少缩尾的措施 进行不完全挤压 留压余 脱皮挤压 机加工锭坯表面 page 55 2 反挤压时的金属流动 page 56 page 57 page 58 挤压力比正挤压小30 40 且与坯料长度无关 反挤压时的塑性变形区很小 集中在模孔附近 网格的横向线与筒壁基本上垂直 进入模孔时才发生剧烈的弯曲 不存在锭坯内中心层与周边层区域的相对位移 金属流动较均匀 产生挤压缩尾的倾向很小 压余可比正挤压时减少一半 挤压筒和模具的磨损小 寿命长 死区很小 恶化制品表面质量 page 59 3 影响金属流动的因素 1 挤压筒壁上的摩擦力 2 筒温 3 金属导热性 4 润滑剂的绝热性 5 合金相状态 6 金属的强度 7 模角 8 变形程度 page 60 4 挤压力挤压杆通过挤压垫作用在锭坯上使之流出模孔的压力 称为挤压力 通常指pmax page 61 5 影响挤压力的因素 1 温度 金属变形抗力 挤压力 2 变形程度 挤压力 3 挤压速度 4 摩擦 挤压力 5 模角 6 锭坯长度 挤压力 7 反挤压力比正挤压力低20 30 pa